KR101536626B1 - Method for operating blast furnace - Google Patents

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Abstract

더 한층의 연소 온도의 향상 및 환원재 원단위의 저감을 가능하게 하는 고로(blast furnace) 조업 방법을 제공한다. 송풍구(3)로부터 환원재를 취입하기 위한 랜스(4)를 이중관으로 하고, 그 이중관 랜스(4)로부터 미분탄(6) 등의 고체 환원재와 도시 가스(9) 등의 이연성(inflammable) 환원재를 취입하고, 그리고 송풍구(3)로의 송풍의 산소 과잉률을 0.7∼1.3으로 함으로써, 먼저 송풍 중인 O2에 접촉하는 도시 가스(9)가 연소됨으로써 미분탄(6)의 온도가 대폭으로 상승하고, 이에 따라 미분탄(6)의 가열 속도가 상승하여 미분탄(6)이 충분히 연소되고, 그 결과, 연소 온도가 대폭으로 향상되며, 이로 인해 환원재 원단위를 저감시킬 수 있음과 함께, 이중관 랜스(4)의 외측관의 출구 유속을 20∼120m/sec로 함으로써, 승온에 의한 이중관 랜스(4)의 변형을 방지할 수 있다.A blast furnace operating method capable of further improving the combustion temperature and reducing the reduction of the basic unit of the reducing material is provided. And a lance 4 for blowing a reducing material from the tuyeres 3 is made into a double tube and the solid reducing material such as the pulverized coal 6 and the inflammable reducing material such as the city gas 9, And the excess oxygen ratio of the blowing air to the blowing port 3 is set to 0.7 to 1.3 so that the temperature of the fine coal 6 is greatly raised by burning the city gas 9 which is in contact with the O 2 being blown first, The heating speed of the pulverized coal 6 is increased and the pulverized coal 6 is sufficiently burned. As a result, the burning temperature is greatly improved, It is possible to prevent the deformation of the double pipe lance 4 due to the elevated temperature by setting the outlet flow rate of the outer pipe of 20 to 120 m / sec.

Description

고로 조업 방법{METHOD FOR OPERATING BLAST FURNACE}{METHOD FOR OPERATING BLAST FURNACE}

본 발명은, 고로(blast furnace) 송풍구(tuyere)로부터 미분탄 등의 고체 환원재와, LNG(Liquefied Natural Gas: 액화 천연 가스)나 도시 가스 등의 이연성(易燃性;inflammable) 환원재를 취입하여, 연소 온도를 상승시킴으로써 생산성의 향상 및 환원재 원단위(specific consumption)의 저감을 도모하는 고로의 조업 방법에 관한 것이다.The present invention is characterized in that a solid reducing material such as pulverized coal and a flammable material such as LNG (Liquefied Natural Gas) or city gas are blown from a blast furnace tuyere The present invention relates to a method of operating a blast furnace, in which productivity is improved and specific consumption is reduced by raising the combustion temperature.

최근, 탄산 가스 배출량의 증가에 의한 지구 온난화가 문제가 되고 있으며, 제철업에 있어서도 배출 CO2의 억제는 중요한 과제이다. 이에 따라, 최근의 고로 조업에서는, 저(低)환원재비(RAR: Reducing Agent Rate의 약자로, 선철(pig iron) 1t 제조당의, 송풍구로부터의 취입 환원재와 노정(furnace top)으로부터 장입되는(charged) 코크스의 합계량) 조업이 강력하게 추진되고 있다. 고로는, 주로 노정으로부터 장입되는 고체 환원재인 코크스 및 송풍구로부터 취입되는 고체 환원재인 미분탄을 환원재로서 사용하고 있어, 저환원재비, 나아가서는 탄산 가스 배출 억제를 달성하기 위해서는 고체 환원재인 코크스나 미분탄 등을 폐플라스틱, 도시 가스, 중유 등의 수소 함유율이 높은 환원재로 치환하는 방책이 유효하다. 하기 특허문헌 1에서는, 송풍구로부터 환원재를 취입하는 랜스(lance)를 이중관으로 하여, 이중관 랜스의 내측관으로부터 LNG를 취입하고, 이중관 랜스의 외측관으로부터 미분탄을 취입하는 것이 제안되고 있다. 또한, 하기 특허문헌 2에서는, 동일하게 송풍구로부터 환원재를 취입하는 랜스를 이중관으로 하여, 이중관 랜스의 내측관으로부터 미분탄을 취입하고, 이중관 랜스의 외측관으로부터 LNG를 취입하는 것이 제안되고 있다.In recent years, global warming due to an increase in carbon dioxide emissions has become a problem, and suppression of CO 2 emissions is an important task in iron and steel industry. Accordingly, in recent blast furnace operation, a reduction ratio (RAR: abbreviation of Reducing Agent Rate), which is charged from a reducing material and a furnace top from the tuyeres per 1 ton of pig iron, the total amount of coke) has been strongly promoted. The blast furnace mainly uses coke as a solid reducing material to be charged from the furnace and pulverized coal as a solid reducing material to be blown from the tuyeres. In order to achieve low reduction cost and further suppressing carbon dioxide gas emission, coke or pulverized coal Is replaced with a reducing material having a high hydrogen content such as waste plastic, city gas, and heavy oil. In the following Patent Document 1, it is proposed that a lance for blowing a reducing material from a tuyeres is a double tube, blowing LNG from an inner tube of the double tube lance, and blowing pulverized coal from the outer tube of the double tube lance. In the following Patent Document 2, it has been proposed that a lance for blowing a reducing material from a tuyeres is taken as a double tube, blowing pulverized coal from the inner tube of the double tube lance, and blowing LNG from the outer tube of the double tube lance.

일본특허공보 제3176680호Japanese Patent Publication No. 3176680 일본특허공보 평1-29847호Japanese Patent Publication No. 1-29847

상기 특허문헌 1에 기재되는 고로 조업 방법도, 상기 특허문헌 2에 기재되는 고로 조업 방법도, 종래의 미분탄만을 송풍구로부터 취입하는 방법에 비하면, 연소 온도의 향상이나 환원재 원단위의 저감에 효과가 있기는 하지만, 더 한층의 개량의 여지가 있다.The blast furnace operation method disclosed in Patent Document 1 and the blast furnace operating method disclosed in Patent Document 2 are effective in improving the combustion temperature and reducing the reduction of the reduction in the basic unit compared to the conventional method of blowing only pulverized coal from the tuyeres However, there is room for further improvement.

본 발명은, 상기와 같은 문제점에 착안하여 이루어진 것으로, 더 한층의 연소 온도의 향상 및 환원재 원단위의 저감을 가능하게 하는 고로 조업 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a blast furnace operation method capable of further improving the combustion temperature and reducing the reduction of the basic unit.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 랜스를 통하여 송풍구로부터 이연성 환원재와 고체 환원재를 취입하는 고로 조업 방법으로서, 상기 이연성 환원재와 고체 환원재를 이중관 랜스로 취입하고, 상기 이중관 랜스의 외측관의 출구 유속을 20∼120m/sec로 하고, 그리고 송풍구로의 송풍의 산소 과잉률을 0.7∼1.3으로 한 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a blast furnace operation method for blowing a flammable reducing material and a solid reducing material from a tuyer through a lance, comprising the steps of blowing the flammable reducing material and the solid reducing material into a double tube lance, Wherein an outlet flow rate of the outer tube is 20 to 120 m / sec, and an excess oxygen ratio of blowing air to the blowing port is 0.7 to 1.3.

상기 고로 조업 방법에 있어서, 상기 이중관 랜스의 내측관으로부터 고체 환원재를 취입함과 함께, 이중관 랜스의 외측관으로부터 이연성 환원재를 취입하는 것이 바람직하다.In the blast furnace operation method, it is preferable to blow the solid reducing material from the inner tube of the double tube lance and blow the flammable reducing material from the outer tube of the double tube lance.

또한, 상기 고로 조업 방법에 있어서, 상기 이중관 랜스의 내측관으로부터 이연성 환원재를 취입함과 함께, 이중관 랜스의 외측관으로부터 고체 환원재를 취입하는 것이 바람직하다.In the blast furnace operation method, it is preferable to blow the flammable reducing material from the inner pipe of the double pipe lance and blow the solid reducing material from the outer pipe of the double pipe lance.

상기 고체 환원재는 미분탄인 것이 바람직하다.The solid reducing material is preferably pulverized coal.

상기 고로 조업 방법에 있어서, 상기 고체 환원재를 선철 1t당 50∼300㎏의 범위로 취입하는 것이 바람직하다. 상기 고체 환원재를 선철 1t당 60∼180㎏의 범위로 취입하는 것이 보다 바람직하다.In the blast furnace operation method, it is preferable that the solid reducing material is blown in a range of 50 to 300 kg per ton of the pig iron. It is more preferable to blow the solid reducing material in a range of 60 to 180 kg per ton of the pig iron.

상기 고로 조업 방법에 있어서, 상기 고체 환원재의 미분탄에, 폐플라스틱, 폐기물 고형 연료, 유기성 자원, 폐재(waste material)를 혼합하는 것이 바람직하다.In the blast furnace operation method, pulverized plastics, waste solid fuel, organic resources, and waste materials are preferably mixed with the pulverized coal of the solid reducing material.

또한, 상기 고체 환원재의 미분탄의 비율을 80mass％ 이상으로 하여, 폐플라스틱, 폐기물 고형 연료, 유기성 자원, 폐재를 혼합 사용하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to use waste plastic, waste solid fuel, organic resources, and waste materials in combination with the pulverized coal of the solid reducing material at a ratio of 80 mass% or more.

또한, 상기 이연성 환원재가 도시 가스, 천연 가스, 프로판 가스, 수소, 전로 가스(converter gas), 고로 가스, 코크스로 가스(coke oven gas)인 것이 바람직하다.It is preferable that the flammable reducing material is a city gas, a natural gas, a propane gas, a hydrogen, a converter gas, a blast furnace gas, or a coke oven gas.

또한, 상기 이연성 환원재를 선철 1t당 1∼50㎏의 범위로 취입하는 것이 바람직하다. 상기 이연성 환원재를 선철 1t당 10∼35㎏의 범위로 취입하는 것이 보다 바람직하다.In addition, it is preferable that the flammable reducing material is blown in a range of 1 to 50 kg per 1 ton of the pig iron. It is more preferable to blow the flammable reducing material in a range of 10 to 35 kg per ton of the pig iron.

그리하여, 본 발명의 고로 조업 방법에 의하면, 먼저 송풍 중인 O2에 접촉하는 이연성 환원재가 연소됨으로써, 당해 이연성 환원재의 내측의 고체 환원재의 온도가 대폭으로 상승하고, 이에 따라 고체 환원재의 가열 속도가 상승하는 것이지만, 이때 송풍구로의 송풍의 산화 과잉률을 0.7∼1.3으로 함으로써 고체 환원재가 충분히 연소되고, 그 결과, 연소 온도가 대폭으로 향상되고, 이로 인해 환원재 원단위를 저감시킬 수 있음과 함께, 이중관 랜스의 외측관의 출구 유속을 20∼120m/sec 이상으로 함으로써, 승온에 의한 이중관 랜스의 변형을 방지할 수 있다.Thus, according to the blast furnace operating method of the present invention, the flammable reducing material contacting with the O 2 being blown first is burned, so that the temperature of the solid reducing material inside the flammable reducing material largely rises and the heating rate of the solid reducing material rises At this time, by setting the excess oxidation rate of the blowing air to the blowing port to 0.7 to 1.3, the solid reducing material is sufficiently burned, and as a result, the combustion temperature is greatly improved, thereby reducing the reduction material uniformity, By making the exit flow rate of the outer tube of the lance 20 to 120 m / sec or more, it is possible to prevent the deformation of the double tube lance due to the temperature increase.

도 1은 본 발명의 고로 조업 방법이 적용된 고로의 일 실시 형태를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 도 1의 랜스로부터 미분탄만을 취입했을 때의 연소 상태의 설명도이다.
도 3은 도 2의 미분탄의 연소 메커니즘의 설명도이다.
도 4는 미분탄과 도시 가스를 취입했을 때의 연소 메커니즘의 설명도이다.
도 5는 연소 실험 장치의 설명도이다.
도 6은 연소 실험 결과의 설명도이다.
도 7은 산소 과잉률을 변화시켰을 때의 연소 온도의 설명도이다.
도 8은 이중관 랜스의 워터 재킷(water jacket)의 설명도이다.
도 9는 이중관 랜스의 워터 재킷의 설명도이다.
도 10은 이중관 랜스의 외측관으로부터 취입되는 가스의 유량과 랜스 표면 온도의 관계를 나타내는 설명도이다.1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of a blast furnace to which the blast furnace operating method of the present invention is applied.
Fig. 2 is an explanatory diagram of the combustion state when only pulverized coal is taken in from the lance of Fig. 1;
Fig. 3 is an explanatory diagram of the combustion mechanism of the pulverized coal of Fig. 2;
Fig. 4 is an explanatory diagram of a combustion mechanism when pulverized coal and city gas are taken in. Fig.
5 is an explanatory diagram of a combustion test apparatus.
6 is an explanatory diagram of the results of combustion experiments.
7 is an explanatory diagram of the combustion temperature when the oxygen excess ratio is changed.
8 is an explanatory view of a water jacket of a double pipe lance.
9 is an explanatory view of a water jacket of a double pipe lance.
10 is an explanatory view showing the relationship between the flow rate of the gas blown from the outer tube of the double tube lance and the surface temperature of the lance.

(발명을 실시하기 위한 형태)(Mode for carrying out the invention)

다음으로, 본 발명의 고로 조업 방법의 일 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.Next, an embodiment of the blast furnace operation method of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은, 본 실시 형태의 고로 조업 방법이 적용된 고로의 전체도이다. 도면에 나타내는 바와 같이, 고로(blast furnace)(1)의 송풍구(tuyere)(3)에는, 열풍을 송풍하기 위한 송풍관(blow pipe)(2)이 접속되고, 이 송풍관(2)을 관통하여 랜스(4)가 설치되어 있다. 송풍구(3)의 열풍 송풍 방향 선방(先方)의 코크스 퇴적층에는, 레이스웨이(raceway)(5)로 불리는 연소 공간이 존재하고, 주로, 이 연소 공간에서 환원재의 연소, 가스화가 행해진다.1 is an overall view of a blast furnace to which the blast furnace operating method of the present embodiment is applied. As shown in the figure, a blow pipe 2 for blowing hot air is connected to a tuyere 3 of a blast furnace 1, and a blow pipe 2 is connected to the blow pipe 2, (4) are provided. A combustion space called a raceway 5 exists in the coke deposition layer on the upstream side of the hot air blowing direction of the blowing port 3 and combustion and gasification of the reducing material are performed mainly in this combustion space.

도 2에는, 랜스(4)로부터 고체 환원재로서 미분탄(6)만을 취입했을 때의 연소 상태를 나타낸다. 랜스(4)로부터 송풍구(3)를 통과하여, 레이스웨이(5) 내에 취입된 미분탄(6)은, 코크스(7)와 함께, 그 휘발분(volatile matter)과 고정 탄소가 연소되고, 마저 연소되지 못하고 남은, 일반적으로 차르(char)라고 불리는 탄소와 회분(ash)의 집합체는, 레이스웨이로부터 미연 차르(unburnt char)(8)로서 배출된다. 송풍구(3)의 열풍 송풍 방향 선방에 있어서의 열풍 속도는 약 200m/sec이고, 랜스(4)의 선단으로부터 레이스웨이(5) 내에 있어서의 O2의 존재 영역은 약 0.3∼0.5m로 되어 있기 때문에, 실질적으로 1/1000초의 레벨로 미분탄 입자의 승온 및 O2와의 접촉 효율(분산성)의 개선이 필요해진다. 또한, 고로 내로 취입되는 미분탄의 평균 입경은 10∼100㎛로 사용되고 있다.Fig. 2 shows the combustion state when only the powdered coal 6 is taken in from the lance 4 as a solid reducing material. The pulverized coal 6 passing through the lance 4 from the lance 4 and blown into the raceway 5 is burned together with the coke 7 so that the volatile matter and the fixed carbon are burned A collection of carbon and ash, commonly referred to as char, is left unburnt char (8) from the raceway. The hot air velocity at the hot air blowing direction side of the blowing port 3 is about 200 m / sec and the area where the O 2 exists in the raceway 5 from the front end of the lance 4 is about 0.3 to 0.5 m Therefore, it is necessary to improve the temperature of the pulverized particle and the contact efficiency (dispersibility) with O 2 to a level substantially 1/1000 second. The average particle diameter of the pulverized coal injected into the blast furnace is 10 to 100 mu m.

도 3은, 랜스(4)로부터 송풍관(2) 내에 미분탄(도면에서는 PC: Pulverized Coal)(6)만을 취입한 경우의 연소 메커니즘을 나타낸다. 송풍구(3)로부터 레이스웨이(5) 내로 취입된 미분탄(6)은, 레이스웨이(5) 내의 화염으로부터의 복사(radiation) 전열에 의해 입자가 가열되고, 또한 복사 전열, 전도 전열에 의해 입자가 급격하게 온도 상승하여, 300℃ 이상 승온한 시점으로부터 열분해가 개시되고, 휘발분에 착화하여 화염이 형성되면, 연소 온도는 1400∼1700℃에 도달한다. 휘발분이 방출되어 버리면, 전술한 차르(8)가 된다. 차르(8)는, 주로 고정 탄소이기 때문에, 연소 반응과 함께, 탄소 용해 반응이라고 불리는 반응도 발생한다.3 shows a combustion mechanism when only pulverized coal (PC: Pulverized Coal) 6 is blown into the blowing pipe 2 from the lance 4. The pulverized coal 6 taken into the raceway 5 from the tuyeres 3 is heated by radiation heat from the flame in the raceway 5 and the particles are heated by radiation heat and conduction heat, The pyrolysis starts from the point of time when the temperature rises sharply and reaches 300 ° C or higher. When the flame is formed by ignition of volatile matter, the combustion temperature reaches 1400-1700 ° C. When the volatile matter is released, it becomes the above-mentioned char 8. Since the char 8 is mainly a fixed carbon, a reaction called a carbon solubility reaction occurs in addition to the combustion reaction.

도 4는, 랜스(4)로부터 송풍관(2) 내에 미분탄(도면에서는 PC)(6)과 함께 이연성 환원재로서 도시 가스(9)를 취입한 경우의 연소 메커니즘을 나타낸다. 도시 가스(9)의 주성분은 메탄이며, 그 외에 에탄, 프로판, 부탄 등을 포함한다. 하기 표 1에 도시 가스의 조성예를 나타낸다. 미분탄(6)과 도시 가스(9)의 취입 방법은, 단순히 평행하게 취입한 경우를 나타내고 있다. 또한, 도면 중의 2점 쇄선은, 도 3에 나타낸 미분탄만을 취입한 경우의 연소 온도를 참고로 나타내고 있다. 이와 같이 미분탄과 도시 가스를 동시에 취입하는 경우, 기체 가스인 도시 가스가 우선적으로 연소되고, 이 연소열에 의해 미분탄이 급속하게 가열, 승온한다고 생각되며, 이에 따라 랜스에 가까운 위치에서 연소 온도가 더욱 상승한다.4 shows a combustion mechanism in the case where the city gas 9 is taken as a flammable reducing material together with pulverized coal (PC in the figure) 6 in the blowing pipe 2 from the lance 4. The main component of the city gas 9 is methane, and also includes ethane, propane, butane and the like. Table 1 shows an example of the composition of the city gas. The method of blowing the pulverized coal 6 and the city gas 9 shows a case where they are simply taken in parallel. The two-dot chain line in the drawing shows the combustion temperature when only the fine coal shown in Fig. 3 is taken in by reference. When the pulverized coal and the city gas are simultaneously blown in this manner, the city gas as the gaseous gas is preferentially combusted, and it is considered that the pulverized coal is rapidly heated and heated by the heat of combustion, do.

Figure 112013074315390-pct00001
Figure 112013074315390-pct00001

이러한 인식에 기초하여, 도 5에 나타내는 연소 실험 장치를 이용하여 연소 실험을 행했다. 실험로(11) 내에는 고로 내를 모사하기 위해 코크스가 충전(充塡)되어 있으며, 관측창으로부터 레이스웨이(15)의 내부를 관찰할 수 있다. 송풍관(12)에는 랜스(14)가 삽입되어, 연소 버너(13)에서 발생한 열풍을 실험로(11) 내에 소정의 송풍량으로 송풍할 수 있다. 또한, 이 송풍관(12)에서는, 송풍의 산소 부화량(amount of added oxygen)을 조정하는 것도 가능하다. 랜스(14)는, 미분탄 및 도시 가스 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 송풍관(12) 내로 취입할 수 있다. 실험로(11) 내에서 발생한 배기 가스는, 사이클론(cyclone)이라고 불리는 분리 장치(16)에서 배기 가스와 더스트로 분리되어, 배기 가스는 조연로(auxiliary combustion furnace) 등의 배기 가스 처리 설비에 송급(transfer)되고, 더스트는 포집 상자(17)에 포집된다.On the basis of this recognition, a combustion experiment was conducted using the combustion test apparatus shown in Fig. The coke is filled in the furnace 11 to simulate the blast furnace, and the inside of the raceway 15 can be observed from the observation window. A lance 14 is inserted into the blowing pipe 12 so that hot air generated in the combustion burner 13 can be blown into the experimental furnace 11 at a predetermined blowing amount. In this blowing pipe 12, it is also possible to adjust the amount of added oxygen of the blowing air. The lance (14) can blow either or both of the pulverized coal and the city gas into the blowing pipe (12). The exhaust gas generated in the experimental furnace 11 is separated into exhaust gas and dust in a separator 16 called a cyclone and the exhaust gas is sent to an exhaust gas treatment facility such as an auxiliary combustion furnace and the dust is collected in the collecting box 17.

연소 실험에는, 랜스(14)에 단관 랜스와 이중관 랜스의 2종류를 이용하고, 단관 랜스를 이용하여 미분탄만을 취입한 경우, 이중관 랜스를 이용하여, 이중관 랜스의 내측관으로부터 미분탄을 취입하고, 이중관 랜스의 외측관으로부터 이연성 환원재로서 도시 가스를 취입한 경우, 이중관 랜스의 내측관으로부터 이연성 환원재로서 도시 가스를 취입하고, 이중관 랜스의 외측관으로부터 미분탄을 취입한 경우의 각각에 대해서 관측창으로부터 2색 온도계에 의한 연소 온도, 연소 위치, 미연 차르의 연소 상황, 확산성을 측정했다. 2색 온도계는, 주지하는 바와 같이, 열방사(고온 물체로부터 저온 물체로의 전자파의 이동)를 이용하여 온도계측을 행하는 방사 온도계로서, 온도가 높아지면 파장 분포가 단파장측으로 어긋나는 것에 착안하여, 파장 분포의 온도의 변화를 계측함으로써 온도를 구하는 파장 분포형의 하나이고, 그 중에서도 파장 분포를 파악하기 위해, 2개의 파장에 있어서의 방사 에너지를 계측하여, 비율로부터 온도를 측정하는 것이다. 미연 차르의 연소 상황은, 실험로(11)의 송풍관(12) 내의 랜스(14) 끝으로부터 150㎜, 300㎜의 위치에서 프로브(probe)로 미연 차르를 회수하고, 수지로 매우고, 연마 후, 화상 해석에 의해 차르 내 공극률을 측정하여, 판정했다.In the combustion test, when the lance 14 is made of a single lance and a dual tube lance and only the pulverized coal is blown using the single tube lance, the pulverized coal is blown from the inner tube of the dual tube lance by using the double tube lance, When the city gas is blown as the flammable reducing material from the outer pipe of the lance, the city gas is blown as the flammable reducing material from the inner pipe of the double pipe lance, and when the pulverized coal is blown from the outer pipe of the double pipe lance, The combustion temperature, the combustion position, the combustion state of the unburned fuel, and the diffusibility by the two-color thermometer were measured. As is known, a two-color thermometer is a radiation thermometer that performs temperature measurement using a heat radiation (movement of electromagnetic waves from a high temperature object to a low temperature object). When the temperature rises, the wavelength distribution deviates toward a short wavelength side, One of the wavelength distribution types for obtaining the temperature by measuring the change in the temperature of the distribution. Among them, in order to grasp the wavelength distribution, the radiant energy at two wavelengths is measured and the temperature is measured from the ratio. The combustion condition of the undrained char is obtained by collecting the undrawn charger with a probe at a position of 150 mm and 300 mm from the end of the lance 14 in the blowing pipe 12 of the test furnace 11, , And the porosity in the charge was measured by image analysis and judged.

미분탄의 제원(specification)은, 고정 탄소(FC: Fixed Carbon) 77.8％, 휘발분(VM: Volatile Matter) 13.6％, 회분(Ash) 8.6％로, 취입 조건은 29.8㎏/h(용선 1t당 100㎏에 상당)로 했다. 또한, 도시 가스의 취입 조건은, 3.6㎏/h(5N㎥/h, 용선 1t당 10㎏에 상당)로 했다. 송풍 조건은, 송풍 온도 1200℃, 유량 300N㎥/h, 유속 70m/s, O2 부화＋5.5(산소 농도 26.5％, 공기 중 산소 농도 21％에 대하여, 5.5％의 부화)로 했다. 미분탄의 반송 가스에는 N2를 이용했다. 또한, 미분탄과, 미분탄을 반송하는 반송 가스의 고기비(solid gas ratio)는, 적은 가스량으로 분체(powder), 즉 미분탄을 수송하는 방식(고농도 반송)으로는 고기비 10∼25㎏/N㎥, 다량의 가스로 수송하는 방식(저농도 수송)으로는 고기비 5∼10㎏/N㎥이다. 반송 가스에는 N2 외에, 공기를 이용할 수도 있다. 실험 결과의 평가는, 단관으로부터 미분탄만을 취입한 경우의 연소 온도, 연소 위치, 미연 차르의 연소 상황, 확산성(주로 미분탄)을 기준으로 하여, 이중관 랜스의 내측관으로부터 미분탄을 취입하고, 외측관으로부터 도시 가스를 취입한 경우, 이중관 랜스의 내측관으로부터 도시 가스를 취입하고, 외측관으로부터 미분탄을 취입한 경우의 각각을 평가했다. 평가는, 미분탄만의 경우와 동일한 정도의 경우를 △, 조금 개선된 경우를 ○, 대폭으로 개선된 경우를 ◎로 나타냈다.Specification of pulverized coal was 77.8% for fixed carbon (FC), 13.6% for volatile matter (VM) and 8.6% for ash. The blowing condition was 29.8㎏ / h ). The blowing condition of the city gas was 3.6 kg / h (5 Nm 3 / h, corresponding to 10 kg per 1 ton of charcoal). The blowing condition was a blowing temperature of 1200 캜, a flow rate of 300 Nm 3 / h, a flow rate of 70 m / s, O 2 incubation +5.5 (oxygen concentration 26.5%, 5.5% of oxygen concentration in air 21%). N 2 was used as the carrier gas for the pulverized coal. The solid gas ratio of the pulverized coal and the carrier gas for transporting the pulverized coal is preferably 10 to 25 kg / Nm < 3 > for a method of transporting powder, i.e., pulverized coal, , And a method of transporting with a large amount of gas (low-concentration transportation), the meat ratio is 5 to 10 kg / Nm 3. In addition to N 2 , air may also be used as the carrier gas. The evaluation of the experimental results is carried out by blowing pulverized coal from the inner tube of the double tube lance on the basis of the combustion temperature, the combustion position, the combustion state of the undrained coal, and the diffusivity (mainly pulverized coal) The city gas was blown from the inner pipe of the double pipe lance and the case where the pulverized coal was blown from the outside pipe was evaluated. The evaluation was evaluated as?, The case of the same degree as that of the case of the pulverized coal only, the case of slightly improving the case, and the case of greatly improving the case.

도 6에는, 전술한 연소 실험의 결과를 나타낸다. 미분탄(도면에서는 PC)은 반송 가스(질소 가스 N2를 사용)로 취입한다. 동일 도면으로부터 분명한 바와 같이, 이중관 랜스의 내측관으로부터 미분탄을 취입하고, 외측관으로부터 도시 가스를 취입하는 경우에는, 연소 위치에 대해서는 개선이 보였지만, 그 외의 항목에 대해서는 변화가 보이지 않는다. 이것은, 미분탄의 외측의 도시 가스가 먼저 O2와 접촉하여 신속하게 연소되고, 그 연소열로 미분탄의 가열 속도가 상승하기는 했지만, 도시 가스의 연소에 O2가 소비되어 버려, 미분탄의 연소에 필요한 O2가 감소하여, 충분한 연소 온도 상승에 이르지 않고, 미연 차르의 연소 상황도 개선되지 않았다고 생각된다. 한편, 이중관 랜스의 내측관으로부터 도시 가스를 취입하고, 외측관으로부터 미분탄을 취입하는 경우에는, 연소 온도, 미연 차르의 연소 상황에 대해서 개선이 보이고, 확산성에 대해서는 대폭의 개선이 보이긴 했지만, 연소 위치에 대해서는 변화가 보이지 않는다. 이것은, 외측의 미분탄 영역을 통한 내측의 도시 가스까지의 O2의 확산에 시간을 필요로 하기는 했지만, 내측의 이연성의 도시 가스가 연소되면, 폭발적인 확산이 발생하여, 도시 가스의 연소열로 미분탄이 가열되어 연소 온도도 상승하고, 미연 차르의 연소 상황도 개선된 것이라고 생각된다.Fig. 6 shows the results of the aforementioned combustion experiments. Pulverized coal (PC in the drawing) is blown with a carrier gas (using nitrogen gas N 2 ). As is apparent from the same figure, when the pulverized coal is blown from the inner tube of the double tube lance and the city gas is blown from the outer tube, the combustion position is improved, but the other items are not changed. This is because the city gas outside the pulverized coal first contacts with O 2 and burns quickly, and the heating rate of the pulverized coal is increased by the combustion heat. However, O 2 is consumed in the combustion of the city gas, O 2 is decreased, the combustion temperature does not rise to a sufficient level, and the combustion state of the unburned fuel is not improved. On the other hand, when the city gas is blown from the inner tube of the double tube lance and the pulverized coal is blown from the outer tube, the combustion temperature and the combustion state of the undrawn tube are improved and the diffusion property is remarkably improved. There is no change in position. This requires time for the diffusion of O 2 to the inner city gas through the outer pulverized coal region. However, when the inner flammable city gas is burnt, explosive diffusion occurs, and as the combustion heat of the city gas, The combustion temperature is increased by heating, and the combustion state of the unburned fuel is also improved.

본원 발명자들은, 이 실험 결과를 근거로 하여, 이중관 랜스의 내측관으로부터 미분탄을 취입하고, 외측관으로부터 도시 가스를 취입하는 경우나, 이중관 랜스의 내측관으로부터 도시 가스를 취입하고, 외측관으로부터 미분탄을 취입하는 경우에, 특히 연소 온도를 상승시키기 위한 검토를 행하고, 송풍으로의 산소 부화, 즉 산소 과잉률에 착안했다. 그래서, 전술의 연소 실험 장치를 이용하여, 예를 들면 이중관 랜스의 내측관으로부터 미분탄을 취입함과 함께 외측관으로부터 도시 가스를 취입하고, 산소 과잉률을 여러 가지로 변경하여 연소 온도와 연소 위치의 측정을 행했다. 이 경우의 산소 과잉률은, 송풍 중의 산소량을, 미분탄의 완전 연소에 필요한 산소량으로 나눈 값이 되어, 수치가 1이면 완전 연소되고, 1보다 작으면 완전 연소될 수 없다. 실제의 조업에서의 산소 과잉률은 이하로 나타난다.Based on the results of this experiment, the inventors of the present invention have found that, when pulverized coal is blown from the inner tube of the double tube lance and the city gas is taken in from the outer tube, or when the city gas is blown from the inner tube of the double tube lance, It was examined to raise the combustion temperature, and the oxygen enrichment, that is, the oxygen excess rate as the blowing air, was considered. Thus, by using the above-described combustion test apparatus, for example, the pulverized coal is blown from the inner tube of the double tube lance and the city gas is blown from the outer tube, and the oxygen excess ratio is changed variously, Measurement was carried out. The oxygen excess rate in this case is a value obtained by dividing the oxygen amount in blowing air by the oxygen amount necessary for complete combustion of the pulverized coal, and when the numerical value is 1, it is completely burned, and when it is smaller than 1, it can not be completely burned. Oxygen excess rate in actual operation is as follows.

산소 과잉률＝(송풍구 및 랜스로부터 취입되는 공기, 순(純)산소, 고체 환원재 중의 산소량)/(고체 환원재 중의 탄소, 수소, 황을 연소시켜 CO2, H2O, SO2로 하는 데에 필요한 산소량)Oxygen excess rate = (air taken in from tuyeres and lances, pure oxygen, amount of oxygen in solid reducing material) / (carbon, hydrogen, sulfur in solid reducing material is burned to CO 2 , H 2 O and SO 2 The amount of oxygen required for the dew)

실험 결과를 도 7에 나타낸다. 동일 도면으로부터 분명한 바와 같이, 단관 랜스에 의한 미분탄만의 취입의 경우에 비하여, 예를 들면 이중관 랜스의 내측관으로부터 미분탄을 취입하고 그리고 외측관으로부터 도시 가스를 취입하는 경우에, 산소 과잉률이 0.7 이상이면, 어떠한 경우도 랜스에 가까운 위치에서의 연소 온도가 상승하고 있다. 특히, 이중관 랜스의 내측관으로부터 미분탄을 취입하고 그리고 외측관으로부터 도시 가스를 취입하는 경우에, 산소 과잉률이 1 이상이면, 랜스로부터의 어떠한 위치에서도 연소 온도가 상승하고 있다. 이 점에서, 이중관 랜스의 내측관으로부터 미분탄을 취입하고 그리고 외측관으로부터 도시 가스를 취입하는 경우, 산소 과잉률 0.7 이상을 하한으로 하고, 산소 과잉률 1.3 이하를 상한으로 한다. 산소 과잉률을 증대하면, 더 한층의 연소 온도 상승을 기대할 수 있지만, 산소 제조 비용을 감안하여, 산소 과잉률의 상한을 1.3으로 했다. 바람직하게는 산소 과잉률을 0.9∼1.2로 한다. 또한, 이중관 랜스의 내측관으로부터 도시 가스를 취입하고, 외측관으로부터 미분탄을 취입하는 경우에도, 동등의 결과가 얻어지는 것으로 생각된다. 덧붙여, 연소 온도의 향상은 연소량 증가의 증거이며, 취입 고체 환원재의 연소량 증가에 의해 송풍구에 있어서의 퇴적 미분량(amount of heaped fine powdery material)(로(furnace) 내 투입 미분량)이 감소하여, 로 내의 통기가 개선된다. 열 밸런스가 적정하면, 개선된 통기 여력분, 장입 코크스(코크스비)를 저감시키는 것이 가능해지기 때문에, 결과적으로 환원재 원단위의 저감이 된다. 또한, 도시 가스를 이연성 환원재의 예로 하고 있지만, 하기 표 2에 나타내는 바와 같이, 천연 가스(LNG)도 주성분은 메탄으로 도시 가스와 동등하여, 사용할 수 있다.The results of the experiment are shown in Fig. As apparent from the same figure, when the pulverized coal is blown from the inner tube of the double tube lance and the city gas is blown from the outer tube, for example, compared to the case of blowing only the pulverized coal by the single tube lance, Or more, the combustion temperature at a position close to the lance is raised in any case. Particularly, when the superfluous oxygen is greater than 1 when the pulverized coal is blown from the inner tube of the dual tube lance and the city gas is blown from the outer tube, the combustion temperature rises at any position from the lance. At this point, when the pulverized coal is blown from the inner tube of the double tube lance and the city gas is blown from the outer tube, the oxygen excess rate is set to 0.7 or lower and the oxygen excess rate 1.3 or less to the upper limit. If the oxygen excess ratio is increased, a further increase in the combustion temperature can be expected. However, considering the oxygen production cost, the upper limit of the oxygen excess ratio is set to 1.3. Preferably, the excess oxygen ratio is from 0.9 to 1.2. It is also believed that the same result is obtained even when the city gas is blown from the inner tube of the double tube lance and the pulverized coal is blown from the outer tube. In addition, the improvement of the combustion temperature is a proof of the increase in the amount of combustion, and the amount of heaped fine powdery material (the amount of the injected minute amount in the furnace) in the tuyeres is reduced by the increase of the combustion amount of the blowing solid reducing material, The ventilation in the furnace is improved. If the thermal balance is appropriate, it is possible to reduce the improved ventilation capacity and the charging coke (coke ratio), and as a result, the reduction of the reduction amount of the reducing agent is reduced. Although the city gas is an example of a flammable reducing material, as shown in Table 2 below, natural gas (LNG) can also be used as the main constituent of methane, equivalent to city gas.

Figure 112013074315390-pct00002
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그런데, 전술하는 바와 같은 연소 온도의 상승에 수반하여, 이중관 랜스의 외측관은 고온에 노출되기 쉬워진다. 이중관 랜스는, 예를 들면 스테인리스강 강관으로 구성된다. 물론, 이중관 랜스의 외측관에는 소위 워터 재킷으로 불리는 수냉이 행해지고 있지만, 랜스 선단까지는 덮을 수 없다. 도 8에는, 내측관으로부터 미분탄을 취입하고, 외측관으로부터 도시 가스를 취입하는 이중관 랜스의 워터 재킷의 상태를 나타낸다. 도 9에는, 내측관으로부터 도시 가스를 취입하고, 외측관으로부터 미분탄을 취입하는 이중관 랜스의 워터 재킷의 상태를 나타낸다. 도 8, 도 9에 있어서, 특히, 이 수냉이 미치지 않는 이중관 랜스의 외측관의 선단부가 열로 변형되는 것을 알 수 있었다. 이중관 랜스의 외측관이 변형되는, 즉 구부러지면 소망하는 부위에 미분탄이나 도시 가스를 취입할 수 없고, 소모품인 랜스의 교환 작업에 지장이 있다. 또한, 구부러짐에 의해 미분탄의 흐름이 변화하여 송풍구에 부딪히는 경우도 생각할 수 있고, 그러한 경우에는 송풍구가 손상될 우려가 있다. 이중관 랜스의 외측관이 구부러지면, 내측관과의 극간이 폐색되고, 외측관으로부터 가스가 흐르지 않게 되면, 이중관 랜스의 외측관이 용손(damage due to melting)되어, 경우에 따라서는 송풍관이 파손될 가능성도 있다. 랜스가 변형되거나 손모되거나(worn) 하면, 전술과 같은 연소 온도를 확보할 수 없게 되고, 나아가서는 환원재 원단위를 저감할 수도 없다.However, with the increase of the combustion temperature as described above, the outer tube of the double tube lance is likely to be exposed to high temperature. The double pipe lance is made of, for example, a stainless steel pipe. Of course, the outer tube of the double tube lance is water-cooled so-called water jacket, but it can not cover the tip of the lance. Fig. 8 shows the state of the water jacket of the double pipe lance in which the pulverized coal is taken in from the inner tube and the city gas is taken in from the outer tube. Fig. 9 shows the state of the water jacket of the double pipe lance in which the city gas is taken in from the inner pipe and the pulverized coal is taken in from the outer pipe. In Figs. 8 and 9, it can be seen that the tip of the outer tube of the double-tube lance, which is not particularly water-cooled, is deformed into heat. When the outer tube of the dual tube lance is deformed or bent, it is not possible to blow pulverized coal or city gas to a desired site, and the replacement work of the consumable lance is hindered. It is also conceivable that the flow of the pulverized coal is changed by bending and hit the tuyeres. In such a case, there is a possibility that the tuyere is damaged. If the outer tube of the double tube lance is bent, the gap between the inner tube and the outer tube is blocked, and the outer tube of the double tube lance is damaged due to melting, There is also. When the lance is deformed or worn, the combustion temperature as described above can not be secured, and further, the reducing material can not be reduced.

수냉할 수 없는 이중관 랜스의 외측관을 냉각하기 위해서는, 내부에 송급되는 가스로 방열할 수밖에 없다. 내부에 흐르는 가스로 방열하여 이중관 랜스의 외측관 자체를 냉각하는 경우, 가스의 유량이 랜스 온도에 영향을 준다고 생각된다. 그래서, 본 발명자들은, 이중관 랜스의 외측관으로부터 취입되는 가스의 유량을 여러 가지로 변경하여 랜스 표면의 온도를 측정했다. 실험은, 이중관 랜스의 외측관으로부터 도시 가스를 취입하고, 내측관으로부터 미분탄을 취입하여 행하고, 가스의 유량 조정은, 외측관으로부터 취입되는 도시 가스에 불활성 가스로서 N2를 가감했다. 또한, N2는, 미분탄을 반송하기 위한 반송 가스의 일부를 유용하도록 해도 좋다. 측정 결과를 도 10에 나타낸다.In order to cool the outer tube of the double-tube lance which can not be water-cooled, it is inevitably forced to radiate heat by the gas supplied to the inside. It is considered that the flow rate of the gas influences the lance temperature when the outer tube itself of the double tube lance is cooled by radiating heat with the gas flowing inside. Thus, the present inventors measured the temperature of the surface of the lance by varying the flow rate of the gas blown from the outer tube of the double tube lance. In the experiment, the city gas was blown from the outer pipe of the double pipe lance, the pulverized coal was blown from the inner pipe, and the flow rate of the gas was adjusted by adding N 2 as an inert gas to the city gas blown from the outside pipe. In addition, N 2 may utilize part of the carrier gas for transporting the fine coal. The measurement results are shown in Fig.

이중관 랜스의 외측관에는, 20A 스케줄 5S로 불리는 강관 및, 25A 스케줄 5S로 불리는 강관의 2종류를 이용했다. 또한, 이중관 랜스의 내측관에는, 15A 스케줄 90으로 불리는 강관, 1종류를 이용하여, N2와 도시 가스의 합계 유량을 여러 가지로 변경하여 랜스 표면의 온도를 측정했다. 덧붙여, 「15A」, 「20A」, 「25A」는 JIS G 3459로 규정하는 강관 외경의 칭호 치수로서, 15A는 외경 21.7㎜, 20A는 외경 27.2㎜, 25A는 외경 34.0㎜이다. 또한, 「스케줄」은 JIS G 3459로 규정하는 강관의 두께의 칭호 치수로서, 스케줄 5S는 1.65㎜, 15A 스케줄 90은 3.70㎜이다. 이중관 랜스의 외측관에 강관을 이용하는 경우, 상기의 2종류 정도의 외경을 갖는 강관으로 하는 것이 현실적이다. 또한, 20A 스케줄 90(두께: 3.9㎜), 25A 스케줄 90(두께: 4.5㎜)을 이용하는 것도 가능하다. 또한, 스테인리스강 강관 외에, 보통강도 이용할 수 있다. 그 경우의 강관의 외경은 JIS G 3452로 규정되고, 두께는 JIS G 3454로 규정된다.In the outer tube of the double pipe lance, two kinds of pipes were used, namely a steel pipe called 20A schedule 5S and a steel pipe called 25A schedule 5S. Further, in the inner tube of the double pipe lance, the total flow rate of N 2 and city gas was varied in various ways using a steel pipe called a 15A schedule 90 to measure the temperature of the lance surface. Incidentally, "15A", "20A" and "25A" are the designation of the outer diameter of the steel tube specified by JIS G 3459, wherein 15A is an outer diameter of 21.7 mm, 20A is an outer diameter of 27.2 mm, and 25A is an outer diameter of 34.0 mm. The " schedule " is the title designation of the thickness of the steel pipe specified by JIS G 3459, and the schedule 5S is 1.65 mm and the 15A schedule 90 is 3.70 mm. When a steel pipe is used for the outer pipe of the double pipe lance, it is practical to use a steel pipe having two outer diameters as described above. It is also possible to use 20A schedule 90 (thickness: 3.9 mm) and 25A schedule 90 (thickness: 4.5 mm). In addition to stainless steel pipes, normal strength can be used. In this case, the outer diameter of the steel pipe is specified by JIS G 3452, and the thickness is defined by JIS G 3454.

동일 도면에 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 사이즈가 상이한 강관마다에, 이중관 랜스의 외측관으로부터 취입되는 가스의 합계 유량의 증가에 수반하여 랜스 표면의 온도가 반비례적으로 저하하고 있다. 이것은, 강관의 사이즈가 다르면, 동일한 가스 합계 유량이라도 가스의 유속이 상이하기 때문이다. 강관을 이중관 랜스로 사용하는 경우, 이중관 랜스의 표면 온도가 880℃를 상회하면 크리프 변형(creep deformation)이 일어나, 이중관 랜스가 구부러져 버린다. 따라서, 이중관 랜스의 외측관에 20A 스케줄 5S, 혹은 25A 스케줄 5S의 강관을 이용하여, 이중관 랜스의 표면 온도가 880℃ 이하인 경우의 외측관으로부터의 취입 가스의 유량은 85N㎥/h 이상이며, 그들 강관을 이용한 경우의 이중관 랜스의 외측관의 출구 유속은 20m/sec 이상이 된다. 그리고, 이중관 랜스의 외측관의 취입 가스의 유량을 85N㎥/h 이상으로 하고, 이중관 랜스의 외측관의 출구 유속이 20m/sec 이상인 경우에는 이중관 랜스의 외측관의 표면 온도는 880℃ 이하가 되어, 이중관 랜스에 변형이나 구부러짐은 발생하지 않는다. 한편, 이중관 랜스의 외측관의 취입 가스의 합계 유량이 800N㎥/h를 초과하거나, 출구 유속이 120m/sec를 초과하거나 하면, 설비의 운용 비용의 점에서 실용적이지 않기 때문에, 이중관 랜스의 외측관의 취입 가스의 합계 유량의 상한을 800N㎥/h, 출구 유속의 상한을 120m/sec로 했다. 즉, 수냉할 수 없는 이중관 랜스의 외측관을 냉각하기 위해서는, 이중관 랜스의 외측관의 취입 가스의 합계 유량을 조정하여, 이중관 랜스의 외측관의 출구 유속을 20∼120m/sec로 하는 것이다.As shown by the two-dot chain line in the same figure, the temperature of the lance surface decreases in inverse proportion to the increase in the total flow rate of the gas blown from the outer pipe of the double pipe lance for each steel pipe of different sizes. This is because, if the sizes of the steel pipes are different, the flow rates of the gases are different even at the same gas total flow rate. When a steel pipe is used as a double pipe lance, when the surface temperature of the double pipe lance exceeds 880 ° C, creep deformation occurs, and the double pipe lance is bent. Therefore, the flow rate of the blown gas from the outer tube when the surface temperature of the double tube lance is not more than 880 DEG C is 85 Nm3 / h or more, using the 20A schedule 5S or the 25A schedule 5S steel tube in the outer tube of the double tube lance, The outlet flow velocity of the outer tube of the double tube lance when using a steel pipe is 20 m / sec or more. When the flow rate of the blown gas in the outer pipe of the double pipe lance is 85 Nm 3 / h or more and the outlet flow rate of the outer pipe of the double pipe lance is 20 m / sec or more, the surface temperature of the outer pipe of the double pipe lance is 880 ° C. or less , No deformation or bending occurs in the double pipe lance. On the other hand, if the total flow rate of the blown gas in the outer tube of the double tube lance exceeds 800 Nm3 / h or the outlet flow rate exceeds 120 m / sec, it is not practical from the viewpoint of the operation cost of the facility, The upper limit of the total flow rate of blown gas was 800 Nm 3 / h, and the upper limit of the outlet flow rate was 120 m / sec. That is, in order to cool the outer tube of the double tube lance which can not be water-cooled, the total flow rate of the blowing gas in the outer tube of the double tube lance is adjusted so that the outlet flow rate of the outer tube of the double tube lance is 20 to 120 m / sec.

이 이중관 랜스에서는, 이중관 랜스의 외측관으로부터 취입되는 고체 환원재의 반송 가스 또는 이연성 환원재의 유량을 조정하여, 이중관 랜스의 외측관의 출구 유속을 20m/sec 이상으로 하여, 이중관 랜스의 변형(구부러짐)을 방지하고, 그에 따라서, 선철 1t당, 이중관 랜스로부터 취입하는 미분탄 등의 고체 환원재를 50∼300㎏로 한다. 즉, 랜스에는 설비 제약상의 취입 하한이 있기 때문에, 취입 환원재비가 저하되면, 취입 송풍구를 솎아 취입하는 등의 대응이 필요해지고, 결과적으로 환원재를 취입하는 송풍구와 취입하지 않는 송풍구가 혼재하고, 원주 방향으로 편차가 발생하게 되어, 고로의 안정 조업상 바람직하지 않다. 따라서, 고체 환원재는 선철 1t당 50㎏ 이상으로 한다. 또한, 고체 환원재의 취입 환원재비가 저하되면, 가스와 장입물의 열교환에 있어서, 열이 공급되는 측인 장입물의 비율이 증가하여, 노정 가스 온도가 저하된다. 이 노정 가스 온도가 노점 이하가 되는 것을 방지하는 점에서도, 고체 환원재는 선철 1t당 50㎏ 이상, 바람직하게는 60㎏ 이상으로 한다.In this double pipe lance, the flow rate of the carrier gas or the combustible reducing material of the solid reducing material blown from the outer pipe of the double pipe lance is adjusted so that the outlet flow rate of the outer pipe of the double pipe lance is 20 m / sec or more, And the solid reducing material such as pulverized coal to be blown from the double pipe lance per 1 ton of the pig iron is set to 50 to 300 kg. In other words, since there is a lower intake limit in the lance due to facility constraints, if the reduction ratio of the intake and reduction amounts is lowered, it is necessary to take the blowing out of the blowing out hole and the like. As a result, the blowing out port for blowing the reducing material and the blowing out port for not blowing are mixed, A deviation occurs in the circumferential direction, which is undesirable in view of stable operation of the blast furnace. Therefore, the solid reduction material should be 50 kg or more per ton of pig iron. In addition, when the reduction ratio of the solid reducing material decreases, the ratio of the charge as the heat supply side increases in the heat exchange between the gas and the charge, and the temperature of the open gas decreases. The solid reducing material is set to 50 kg or more, preferably 60 kg or more per 1 ton of the pig iron, from the viewpoint of preventing the temperature of the soot gas from becoming below the dew point.

또한, 저환원재비 조업을 지향하는 데에 있어서는, 통기의 제약으로부터, 취입 환원재비에는 상한이 있고, 취입 고체 환원재비의 증가에 수반하여, 노정으로부터 장입되는 고체 환원재(코크스)비가 감소하기 때문에, 통기가 곤란해지지만, 허용할 수 있는 전압손(total pressure loss)(송풍압-노정압)을 초과하면, 취입 환원재를 증가시켜도 환원재(코크스)비를 저감할 수 없게 되어, 안정 조업을 방해하는 것 외에, 조업 불가능에 이를 우려도 있다. 또한, 노정 설비 보호를 위해서도 고체 환원재는 선철 1t당 300㎏ 이하로 한다.Further, in order to achieve low-reduction reboiler operation, there is an upper limit on the intake reduction reduction cost due to the restriction of the airflow, and the solid reducing material (coke) ratio charged from the road decreases with the increase of the solidification reducing material cost (Coke) ratio can not be reduced even if the amount of the reducing material is increased, if the total pressure loss (the total pressure loss) (the wind pressure and the non-static pressure) is exceeded although the ventilation becomes difficult, In addition to interfering with the operation, there is also a possibility that the operation is impossible. Also, for the protection of planting facilities, the solid reduction material should be 300 kg or less per ton of pig iron.

또한, 도시 가스, 천연 가스(LNG) 등의 이연성 환원재는, 높은 연소 온도를 확보하는 점에서 선철 1t당 1㎏ 이상 필요하고, 상한은 송풍구 및 노정 기기의 보호를 위해 선철 1t당 50㎏ 이하로 한다. 바람직하게는 선철 1t당 10∼35㎏이다.A flammable reducing material such as city gas or natural gas (LNG) is required to be at least 1 kg per 1 ton of pig iron in order to secure a high combustion temperature, and the upper limit is not more than 50 kg per ton of iron do. It is preferably 10 to 35 kg per ton of pig iron.

이상의 점에서, 고체 환원재/이연성 환원재(각 mass％)는, 역산하면, 1∼300, 바람직하게는 1∼180이 된다.In view of the above, the solid reducing material / combustible reducing material (each mass%) is 1 to 300, preferably 1 to 180 when inversely calculated.

또한, 이중관 랜스를 사용할 때의 고체 환원재, 이연성 환원재의 연소성 때문에, 송풍 중 산소 부화율은 2∼10％, 바람직하게는 2.5∼8％로 한다.Further, because of the combustibility of the solid reducing material and the flammable reducing material when the double pipe lance is used, the oxygen hatching rate during blowing is 2 to 10%, preferably 2.5 to 8%.

또한, 미분탄의 평균 입자경은 10∼100㎛로 사용되지만, 본 발명에서는 연소성을 확보하고, 랜스로부터의 송급 그리고 랜스까지의 공급성을 고려했을 때, 바람직하게는 20∼50㎛로 하면 좋다. 미분탄의 평균 입자경이 20㎛ 미만에서는, 연소성은 우수하지만, 미분탄 수송시(기체 수송)에 랜스가 막히기 쉽고, 50㎛를 초과하면 미분탄 연소성이 악화될 우려가 있다.The average particle diameter of the pulverized coal is used in the range of 10 to 100 占 퐉. However, in the present invention, it is preferable to set the particle diameter to 20 to 50 占 퐉 in consideration of the combustibility and the feedability from the lance to the lance. If the average particle size of the pulverized coal is less than 20 탆, the combustion is excellent, but the lance tends to be clogged during pulverized coal transportation (gas transportation), and if it exceeds 50 탆, the pulverized coal combustion property may deteriorate.

또한, 취입되는 고체 환원재에는, 미분탄을 주로 하고, 그 중에 폐플라스틱, 폐기물 고형 연료(RDF), 유기성 자원(바이오매스), 폐재를 혼합 사용해도 좋다. 혼합 사용시에는, 미분탄의 전고체(全固體) 환원재에 대한 비는 80mass％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 미분탄과, 폐플라스틱, 폐기물 고형 연료(RDF), 유기성 자원(바이오매스), 폐재 등에서는 반응에 의한 열량이 상이하기 때문에, 서로의 사용 비율이 가까워지면 연소에 치우침이 발생하기 쉬워, 조업이 불안정해지기 쉽다. 또한, 미분탄과 비교하여, 폐플라스틱, 폐기물 고형 연료(RDF), 유기성 자원(바이오매스), 폐재 등은 연소 반응에 의한 발열량이 낮은 위치이기 때문에, 다량으로 취입하면 노정으로부터 장입되는 고체 환원재에 대한 대체 효율이 저하되어, 미분탄의 비율을 80mass％ 이상으로 하는 것이 바람직한 것이다.In addition, pulverized coal, waste solid fuel (RDF), organic resources (biomass), and waste materials may be mixed in the solid reducing material to be blown. At the time of mixed use, the ratio of the pulverized coal to the total solid reducing material is preferably 80 mass% or more. That is, since pulverized coal, pulverized plastics, waste solid fuel (RDF), organic resources (biomass), waste materials and the like have different heat amounts due to the reaction, when the utilization ratios are close to each other, It is easy to become unstable. Compared with pulverized coal, pulverized plastics, waste solid fuel (RDF), organic resources (biomass), waste materials and the like have a low calorific value due to the combustion reaction. Therefore, when a large amount of coal is blown, It is preferable that the substitution efficiency of the pulverized coal is reduced to 80 mass% or more.

또한, 폐플라스틱, 폐기물 고형 연료(RDF), 유기성 자원(바이오매스), 폐재는, 6㎜ 이하, 바람직하게는 3㎜ 이하의 세립(fine particle)으로서 미분탄과 혼합 사용할 수 있다. 미분탄과의 비율은, 반송 가스에 의해 기송되는(transported with carrier gas) 미분탄과 합류시킴으로써 혼합 가능하다. 미리 미분탄과 혼합하여 사용해도 상관없다.The waste plastics, waste solid fuel (RDF), organic resources (biomass), and waste materials are fine particles of 6 mm or less, preferably 3 mm or less, and can be mixed with pulverized coal. The ratio with pulverized coal can be mixed by joining with pulverized coal transported with carrier gas. It may be mixed with pulverized coal in advance.

또한, 이연성 환원재에는, 도시 가스, 천연 가스 이외에, 프로판 가스, 수소 외에, 제철소에서 발생하는 전로 가스(converter gas), 고로 가스, 코크스로 가스(coke oven gas)를 이용할 수도 있다.In addition to the city gas and the natural gas, propane gas and hydrogen, a converter gas, a blast furnace gas, and a coke oven gas generated in a steelworks may be used as the flammable reducing material.

이와 같이, 본 실시 형태의 고로 조업 방법에서는, 송풍구(3)에 설치한 이중관 랜스(4)로부터 미분탄(고체 환원재)(6)과 도시 가스(이연성 환원재)(9)를 취입하고, 그리고 송풍구(3)로의 송풍의 산소 과잉률을 0.7∼1.3으로 한 것에 의해, 먼저 송풍 중인 O2에 접촉하는 도시 가스(이연성 환원재)(9)가 연소됨으로써 미분탄(고체 환원재)(6)의 온도가 대폭으로 상승하고, 이에 따라 미분탄(고체 환원재)(6)의 가열 속도가 상승하여 충분히 연소되고, 그 결과, 연소 온도가 대폭으로 향상되고, 이로 인해 환원재 원단위를 저감시킬 수 있음과 함께, 이중관 랜스(4)의 외측관의 출구 유속을 20∼120m/sec로 함으로써, 승온에 의한 이중관 랜스(4)의 변형을 방지할 수 있다.As described above, in the blast furnace operating method of the present embodiment, the pulverized coal (solid reducing material) 6 and the city gas (flammable reducing material) 9 are blown from the double pipe lance 4 provided in the blowing port 3, (Odor reducing material) 9 that is in contact with the O 2 being blown first is burned by setting the oxygen excess ratio of the blowing air to the blowing opening 3 to 0.7 to 1.3, (The solid reducing material) 6 is increased and the combustion rate is sufficiently increased. As a result, the burning temperature is greatly improved, thereby reducing the reduction of the reducing agent In addition, it is possible to prevent the deformation of the double pipe lance 4 due to the elevated temperature by setting the exit flow rate of the outer pipe of the double pipe lance 4 to 20 to 120 m / sec.

또한, 이중관 랜스(4)의 내측관으로부터 미분탄(고체 환원재)(6)을 취입함과 함께, 이중관 랜스(4)의 외측관으로부터 도시 가스(이연성 환원재)(9)를 취입함으로써, 먼저 송풍 중인 O2에 접촉하는 도시 가스(이연성 환원재)(9)가 연소됨으로써, 당해 도시 가스(이연성 환원재)(9)의 내측의 미분탄(고체 환원재)(6)의 온도가 대폭으로 상승한다.(Solid reducing material) 6 is blown from the inner tube of the dual tube lance 4 and the city gas (the combustible reducing material) 9 is blown from the outside tube of the dual tube lance 4, shown in contact with the air flow being O 2 gas (yiyeonseong reducing material) 9 is burning. Thus, the art city gas (yiyeonseong reducing material) inside the pulverized coal in the 9 (solid reducing material) (6) the temperature is raised to substantially the do.

또한, 이중관 랜스(4)의 내측관으로부터 도시 가스(이연성 연료)(9)를 취입함과 함께, 이중관 랜스(4)의 외측관으로부터 미분탄(고체 연료)(6)을 취입함으로써, 미분탄(고체 연료)(6)의 내측의 도시 가스(이연성 연료)(9)가 먼저 연소됨으로써 미분탄(고체 연료)(6)이 폭발적으로 확산되고, 동시에 도시 가스(이연성 연료)(9)의 연소열로 미분탄(고체 연료)(6)의 온도가 대폭으로 상승한다.By blowing the city gas (combustible fuel) 9 from the inner tube of the dual tube lance 4 and blowing the pulverized coal (solid fuel) 6 from the outer tube of the dual tube lance 4, (Solid fuel) 6 is explosively diffused by the combustion of the city gas (combustible fuel) 9 on the inner side of the city gas (combustible fuel) Solid fuel) 6 is significantly increased.

또한, 도 10의 예에서는, 이중관 랜스(4)의 외측관으로부터 취입되는 가스의 합계 유량을 85∼800N㎥/h 이상으로 함으로써, 승온에 의한 이중관 랜스(4)의 변형을 방지할 수 있다.10, it is possible to prevent the deformation of the dual tube lance 4 due to the temperature increase by setting the total flow rate of the gas taken in from the outside tube of the double tube lance 4 to 85 to 800 Nm3 / h or more.

1 : 고로
2 : 송풍관
3 : 송풍구
4 : 랜스
5 : 레이스웨이
6 : 미분탄(고체 환원재)
7 : 코크스
8 : 차르
9 : 도시 가스(이연성 환원재)1: blast furnace
2: blower
3: Tuyere
4: Lance
5: Raceway
6: Pulverized coal (solid reducing material)
7: Coke
8: Tsar
9: City gas (flammable reducing material)

Claims (11)

랜스를 통하여 송풍구로부터 이연성(inflammable) 환원재와 고체 환원재를 취입하는 고로(blast furnace) 조업 방법으로서, 상기 이연성 환원재와 고체 환원재를 이중관 랜스로 취입하고, 상기 이중관 랜스의 외측관의 출구 유속을 20∼120m/sec로 하고, 송풍구로의 송풍의 산소 과잉률을 0.7∼1.3으로 하며, 상기 산소 과잉률은 하기와 같이 나타나는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
산소 과잉률＝(송풍구 및 랜스로부터 취입되는 공기, 순(純)산소, 고체 환원재 중의 산소량)/(고체 환원재 중의 탄소, 수소, 황을 연소시켜 CO2, H2O, SO2로 하는 데에 필요한 산소량)A method for operating a blast furnace for blowing an inflammable reducing material and a solid reducing material from a tuyere through a lance, comprising the steps of blowing the flammable reducing material and the solid reducing material into a dual tube lance, Wherein the flow rate of the air to the blowing port is set to 20 to 120 m / sec, and the oxygen excess rate of the blowing air to the blowing port is set to 0.7 to 1.3, and the oxygen excess rate is expressed as follows.
Oxygen excess rate = (air taken in from tuyeres and lances, pure oxygen, amount of oxygen in solid reducing material) / (carbon, hydrogen, sulfur in solid reducing material is burned to CO 2 , H 2 O and SO 2 The amount of oxygen required for the dew) 제1항에 있어서,
상기 이중관 랜스의 내측관으로부터 고체 환원재를 취입함과 함께, 이중관 랜스의 외측관으로부터 이연성 환원재를 취입하는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.The method according to claim 1,
Wherein a solid reducing material is blown from an inner tube of the double tube lance and a combustible reducing material is blown from an outer tube of the double tube lance. 제1항에 있어서,
상기 이중관 랜스의 내측관으로부터 이연성 환원재를 취입함과 함께, 이중관 랜스의 외측관으로부터 고체 환원재를 취입하는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.The method according to claim 1,
Wherein the combustible reducing material is blown from the inner tube of the double tube lance and the solid reducing material is blown from the outer tube of the double tube lance. 제1항에 있어서,
상기 고체 환원재가 미분탄인 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.The method according to claim 1,
Wherein the solid reducing material is pulverized coal. 제4항에 있어서,
상기 고체 환원재를 선철 1t당 50∼300㎏의 범위로 취입하는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.5. The method of claim 4,
Characterized in that the solid reducing material is blown in a range of 50 to 300 kg per ton of the pig iron. 제5항에 있어서,
상기 고체 환원재를 선철 1t당 60∼180㎏의 범위로 취입하는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.6. The method of claim 5,
Characterized in that the solid reducing material is blown in a range of 60 to 180 kg per 1 ton of the pig iron. 제4항에 있어서,
상기 고체 환원재의 미분탄에, 폐플라스틱, 폐기물 고형 연료, 유기성 자원, 폐재(waste material)를 혼합하는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.5. The method of claim 4,
Wherein waste plastics, waste solid fuel, organic resources, and waste materials are mixed with the pulverized coal of the solid reducing material. 제7항에 있어서,
상기 고체 환원재의 미분탄의 비율을 80mass％ 이상으로 하고, 폐플라스틱, 폐기물 고형 연료, 유기성 자원, 폐재를 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the ratio of the pulverized coal of the solid reducing material is 80 mass% or more, and waste plastics, solid waste fuel, organic resources and waste materials are mixedly used. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이연성 환원재가 도시 가스, 천연 가스, 프로판 가스, 수소, 전로 가스(converter gas), 고로 가스, 코크스로 가스(coke oven gas)인 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.9. The method according to any one of claims 1 to 8,
Wherein the flammable reducing material is a city gas, a natural gas, a propane gas, a hydrogen, a converter gas, a blast furnace gas, or a coke oven gas. 제9항에 있어서,
상기 이연성 환원재를 선철 1t당 1∼50㎏의 범위로 취입하는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.10. The method of claim 9,
And the flammable reducing material is blown in a range of 1 to 50 kg per 1 ton of the pig iron. 제10항에 있어서,
상기 이연성 환원재를 선철 1t당 10∼35㎏의 범위로 취입하는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
11. The method of claim 10,
And the flammable reducing material is blown in a range of 10 to 35 kg per ton of the pig iron.
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